Wie man ohne große Kosten den Ertrag von Photovoltaikanlagen um 10 % steigern kann

Ich habe nun ja zwei Photovoltaikanlagen. Eines was ich bald gelernt habe: so einfach wie ich es dachte, ist es nicht, vor allem weil der Staat viel geregelt hat.

Eines was man bei der Inbetriebnahme entscheiden muss beruht auf einer Gesetzesnovelle von 2012: Die Begrenzung der Anlagenleistung. Damit die Netzbetreiber vor großen Schwankungen im Netz geschützt sind, gibt es zwei Möglichkeiten:

  • Eine Reduktion der eingespeisten Leistung auf 70 % der Spitzenleistung (Peakleistung)
  • Eine Steuerung der Abnahme durch den Netzbetreiber.

Im letzten Fall bekommt man eine Steuerung vom Netzbetreiber, die bei meiner zweiten Anlage 200 Euro gekostet hätte. Ich habe bei beiden Anlagen die 70 % Regulierung gewählt, auch weil ich nicht weiß wie und um wie viel dann heruntergeregelt wird und das sieht bei Diagrammen dann so aus:

etterMan sieht deutlich, dass es ein Plateau gibt das konstant bleibt, bis die Leistung wieder unter 70 % sinkt. (4,8 bzw 7 kw). Ohne Drosselung sollte die Kurve eine Spitze wie bei einer Parabel haben.

Die Drosselung um 30 % klingt erst mal dramatisch, doch betrifft sie nur die Spitzenleistung, die es nicht den ganzen Tag gibt, an bedeckten Tagen schon gar nicht. Im Mittel rechnet man bei optimaler Ausrichtung der Anlage mit 13 % Ertragseinbußen, bei reinen Ost-West Anlagen sind es noch 8 %. Wenn man annimmt, dass im Mittel die Anlagen dazwischen liegen bedeutet das, das wir so auf 11 % des Stroms verzichten, den Solaranlagen produzieren könnten.

Ich finde das antiquiert. Warum? Nun wir haben inzwischen eine wirklich gute Wettervorhersage. Nicht nur für ganz Deutschland, sondern auch regional bis in Skalen von einigen Kilometern und nicht nur für den ganzen Tag, sondern für jede Stunde. Das heißt die Netzbetreiber können planen. Sie wissen wann Solarstrom kommt und ich denke dasselbe gilt (vielleicht nicht in der gleichen Qualität) auch für den Windstrom. Ich denke se nutzen diese Information auch heute schon für ihre Planungen. Da zudem diese „70 Prozent“-Regelung für Kohlekraftwerke und Kernkraftwerke gedacht ist die man nicht schnell hoch oder runterfahren kann, anders als Gaskraftwerke oder Wasserkraftwerke, und wir von denen ja sowieso wegkommen wollen, wäre es sinnvoll, diese Beschränkung fallen zu lassen. Wer eine Steuerung vom Netzbetreiber hat müsste in diesem Fall gar nichts machen, bei allen anderen müsste der Installateur die Begrenzung im Wechselrichter abschalten, was ein kleiner Besuch zu Hause ist. (Logischerweise darf das der Besitzer der Anlage nicht tun).

Insgesamt habe ich sowieso das Gefühl die Solarbranche fremdelt noch mit moderner Technik. Beide Wechselrichter, die ich habe, haben eingebaute Webserver. Die liefern aber Seiten mit Javascript oder ähnlichem aus. Ich dachte daran wie bei meiner Wetterstation die Seiten periodisch abzufragen und aus dem HTML Quelltext die Keydaten auszulesen und dann selbst aufzubereiten. Das klappt aber nur bei reinem HTML. Die einzige Abfragemöglichkeit auf Low-Level Ebene wäre in beiden Fällen das ziemlich veraltetete Modbus Protokoll, das aber leider bei beiden Wehselrichtern nicht aktiviert wurde und als Benutzer kann ich es nicht aktiveren. Es gibt aber schon seit fast zwei Jahrzehnten Webservices wie DSCO oder WSDL. Auf so was Naheliegendes scheinen die Hersteller nicht zu kommen.

Eine ähnliche Situation gibt es beim Aufladen von Speicherbatterien. Auch das wird durch die 70 % Regelung verkompliziert. Man kann, das ist erlaubt, zuerst die Batterien laden und dann erst die Kappung durchführen. Damit dies geht, muss man natürlich wissen, ob es an dem Tag überhaupt dazu kommt. Wenn der Himmel bedeckt ist dann ist das eher unwahrscheinlich. Auch ohne die Kappung ist der optimale Aufladezeitpunkt ohne Wettervorhersage schwer zu ermitteln. Natürlich kann man aufladen, sobald der Wechselrichter mehr Strom liefert als man selbst verbraucht, doch dann ist die Batterie vielleicht um 10:00 voll und um 11:00 ist die 70 % Kappungsgrenze erreicht. Auch das Aufladen würde davon profitieren, wenn man den Tagesverlauf der zu erwartenden Leistung kennen würde.

Mein Vorschlag: Der deutsche Wetterdienst, der ja die Vorhersagen macht, könnte zusammen mit der Solarbranche eine API wie bei Web Services erarbeiten. Da die Wechselrichter sowieso alle am Internet hängen können sie einmal am Tag einen Server des DWD abfragen der ihnen bei Übermittlung eines Datums z.B. die zu erwartende Sonneneinstrahlung in 1 Stunden Intervallen liefert und danach könnten die Anlagen dann die Batterien laden, aber auch das Auto aufladen oder bestimmte Verbraucheraktivieren wie Wasch- oder Spülmaschine.

Ich denke, das ist machbar. Aber ich glaube es kommt nicht dazu, denn wie ich durch meine beiden Wechselrichter weiß: schon bei den ausgelieferten Webseiten wie auch dem Datenimport als CSV gibt es enorme Unterschiede. Ein Wechselrichter liefert Stundenmittelwerte an Leistung, der andere etwa 20 Spalten im 5 Minuten Intervall mit Unix Zeitformatskodierung. Standards sehen anders aus.

7 thoughts on “Wie man ohne große Kosten den Ertrag von Photovoltaikanlagen um 10 % steigern kann

  1. Hallo Bernd,

    schau dir mal die Seite vom Fraunhoferinstitut an
    https://www.energy-charts.de/power_de.htm
    Da kannst du die Stromproduktion in Deutschland nachverfolgen.
    Du wirst sehen, dass die Regelung mit Wasser u. Gaskraftwerken ständig am Limit ist. Auf Basis von Wettervorhersagen wird bereits seit Jahren auch mit den Kohlekraftwerken geregelt. Durch den schlechten Wirkungsgrad im Teillastbetrieb wird hier gerade in der Mittagszeit mehr CO2 produziert. Durch diese Probleme durch ständiges hoch und Runterfahren ist es besser in der Mittagszeit PV und WPs wegzuschalten. Mehr PV hat daher kaum noch Co2 Einspareffekte. Dazu kommt das wir unsere europäischen Nachbarn als unsere PV Puffer missbrauchen. Ganz Europa hilft das deutsche Überangebot in der Mittagzeit weg zu regeln. Sollte es im Rest von Europa zu ähnlichen Energiewenden kommen fällt der Export weg, dann müssten die PVs auf wesentlich niedrigere Werte wie 70% gekappt werden.

    1. Du vergisst allerdings auch eines: bei nicht wolkenlosem Himmel schwankt die Produktion erheblich stärker als diese 30 % der Spitzenleistung dann kann die Produktion schon mal um 50 oder mehr Prozent absacken und da wird ja auch nicht abgeregelt.

      Tschau Bernd

    2. Was bei der Netzregelung noch helfen könnte:
      a) Laufwasserkraftwerke in die Netzregelung mit einbinden. Diese haben im Regelfall im Oberwasser einige Dezimeter Spiel. Laufwasserkraftwerke könnten zumindest Stöße im Netz abfangen (Vorlaufzeit ca. 3 Min, Dauer 15 – 30 Min).
      b) Biogasanlagen langfristig nicht mehr im Grundlastbetrieb laufen lassen, sondern damit den Taggang, ggf. auch den Wochengang regeln. Anlagen mit Kolbenmotor können innerhalb von 1-2 Minuten anfahren, insbesondere, wenn einer von mehreren Motoren durchläuft, und dabei das Kühlwasser der anderen Motoren auf 50°C vorheizt.
      c) elektrische Heizpatronen in die Speicher von Warmwasserheizungen einbauen, und diese über Rundsteuergeräte einschalten, wenn zu viel Strom im Netz ist. Die können so schnell reagieren, wie das Rundsteuergerät schalten kann (1-3 Min?).

      MfG

  2. Die Wolken an einem Ort werden von Sonne an einem anderen ausgeglichen. Da wäre eine Abregelung nicht nötig, aber die Abschaltung der PV über eine Fernwirklinie vom Energieversorger ist so teuer, das es sich auf absehbare Zeit nur für große PV Parks lohnt.
    Die 70% werden bei OstWest Dächern durch den Einsatz eines auf 70% der Peakleistung ausgelegten Wechselrichters eingehalten. Da es nie gleichzeitig auf Ost und West eine 100% Einstrahlung geben wird, und ein geringer Grundverbrauch des Hauses auch immer erfolgt, wird bei solchen Anlagen meist gar nichts gekappt. Durch die Flachere Tageskurve ist der Eigenverbrauch auch über einen längeren Zeitraum möglich.

    Anders wird das ganze eventuell aussehen, wenn die Grundlastkraftwerke abgeschaltet werden (KKWs sind in 31 Monaten aus) die Braunkohle dann auch größtenteils in den nächsten Dakade. Auf Grund fehlender Speicher, fehlender NordSüd-Trassen und Zunahme von E-Mob. Wird sich die Bedarfskurve nicht mehr mit der Erzeugung decken. SmartGrid könnte dann sehr schnell in die Haushalte kommen, da sich der Verbrauch nur über den Preis regeln lässt. Wenn bei einer Dunkelflaute die Erzeugung stark zurückgeht muss der Strompreis dann extrem hoch gehen. Über diese Datenverbindung könnte dann auch die PV geregelt werden. (Das Szenario wird aus Sicht der Netz- und Kraftwerksbetreiber als fast sichere Zukunftsprognose angesehen, wird aber von fast 100% der Ideologen abgelehnt)

    1. Kay, Du hast keine PV-anlage das merkt man bei den Ausführungen.

      Die Kappung erfolgt im Wechselrichter bevor es ins eigene Haus geht. Von den 70 % geht also der Eigenverbrauch noch ab. Will man das nicht so muss man noch ein extra Gerät installieren das den aktuellen Stromverbrauch misst und den Wechselrichter entsprechend anpasst, das lohnt sich aber bei Privathaushalten finanziell nicht, außer man hat einen Batteriespeicher. Das sollte auch bei den Kurven klar sein, die sonst wegen Verbrauchern Einbrüche haben. Meine beiden Anlagen haben Süd-Ost Ausrichtung und die Kappung sieht man deutlich. Sie beginnt im März und endet erst im September.

      Und Wörter wie „Dunkelflaute“ klingen für mich viel mehr nach Ideologie als meine praktischen Beobachtungen.

  3. Aus meiner Sicht gibt es zwei Gründe für die 70% Kappung:
    1) Die Mittagsspitze der Solaranlagen ist sehr steil. (–> Problem für die Netzregelung.)
    Bei größeren Anlagen würde es sich vermutlich lohnen einen Akku dazu zu bauen, der 2-3* die Leistung der abgeregelten Mittagsspitze aufnehmen kann, und diese dann zu einer vereinbarten oder anzufordernden Zeit abgibt.
    2) Die Netze (und Transformatoren) müssen für die mögliche Spitzenleistung ausgelegt sein. Mit der 70% Kappung können hinter einem Transformator einige Solaranlagen mehr stehen.

    Neue Windkraftanlagen werden heute ähnlich ausgelegt. Die sollen gar nicht die mögliche Maximalleistung des Rotors bringen, sondern X Stunden Nennleistung. Da hat man dann aber den Vorteil, daß Lager, Getriebe, Generator und Umrichter nicht auf die maximale Peak Leistung ausgelegt werden müssen, sondern nur auf Nennleistung (+ technische Reserve)

    MfG

    1. zu 1:
      Akkus die man aufladen könnte bei jeder Anlage wären wirklich sinnvoll, nicht nur für die Netzbetreiber, sondern auch für die Besitzer, da man selbst ja nur die EEG Vergütung für den Strom bekommt, der bezogene Strom aber dreimal teurer ist. Aus mir nicht nachvollziehbaren Gründen sind diese Akkus aber noch sehr teuer, etwa 1.000 € / kwh – wäre das bei E-Autos auch so, die Batterie würde so viel kosten wie das ganze Auto.

      Würde es wirklich mal mehr E-Autos auf unsereren Straßen geben, könnte eine gesellschaftliche Vereinbarung auch helfen Stromspitzen abzubauen indem man dann einfach deren Akkus aufläd – eine 50 kwh Batterie eines E-Autos nimmt problemlos die Tagesproduktion einer 10 kwh Anlage im Sommer auf. Für die weitestgehende Autarkie reichen kleinere Batterien. Nach einer Studie liegt das finanzielle Optimum bei 1/1000 des Stromverbrauchs also etwa 2 bis 5 kwh.

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